Различные электротехнические устройства для защиты от перенапряжении в сети

Несмотря на различные законы и нормативные акты, касающиеся энергоснабжения, если из-за некачественной электроэнергии случится поломка дорогой бытовой техники, то очень трудно будет добиться компенсации.

Стабилизатор напряжения

К сожалению, неполадки на линиях случаются часто, как и различные обстоятельства непреодолимой силы, ведущие к выходу параметров энергоснабжения за предельно допустимый порог.

Чтобы обезопасить свою бытовую технику от некачественной электроэнергии, нужно применить стабилизатор напряжения, или хотя бы защитное реле.

Прежде, чем ознакомиться с принципом работы данных устройств, нужно разобраться, какие негативные процессы происходят в сети, ведущие к неполадкам электроприборов.

Предельно допустимые параметры электропитания

Напряжение в однофазной сети далеко не всегда соответствует номинальному значению, которое указывается на всех электроприборах – 220 вольт, очень часто оно бывает ниже или выше этого значения.

К счастью, бытовые электроприборы рассчитаны на работу в диапазоне 209 — 231В, и могут выдержать предельно допустимые отклонения 198 – 242В, иначе они бы все давно вышли из строя. Отклонения от номинальных значений заставляют работать аппаратуру в режиме перегрузки, что неблагоприятно сказывается на её долговечности.

В этом случае выбор стабилизатора напряжения будет лучшим решением для защиты бытовой техники от таких перегрузок. Но, намного большую опасность для электронной аппаратуры таит резкий скачёк напряжения, называемый перенапряжением.

Виды перенапряжений

Перенапряжения бывают краткосрочные и продолжительные. Краткосрочные подразделяются на импульсные грозовые, коммутационные и электростатические.

Стабилизатор напряжения защищает от всех видов перенапряжения, кроме грозового импульса, в этом случае нужны специальные грозозащитные устройства.

При разряде молнии возникает электромагнитный импульс, который индукционным способом наводит электрические потенциалы на окружающих место удара молнии проводниках, и в них происходит кратковременное (около 100 мс) резкое превышение напряжения, которое может достигать нескольких тысяч вольт, даже, если молния не ударила напрямую в воздушную линию электропередач.

График скачкообразного перенапряжения в сети

Визуально на графике можно увидеть грозовой пик перенапряжения, резко устремляющийся вверх.

Коммутационное перенапряжение

Такой тип перенапряжения возникает при коммутации (включении – выключении) мощной индуктивной нагрузки, (электродвигатели, трансформаторы, блоки питания, мощные электроинструменты).

Данный эффект связан с двумя законами коммутации: ток в индуктивной катушке не может моментально измениться, подобно как и напряжение на конденсаторе. При включении или разрыве цепи с данной индуктивной (реактивной) нагрузкой, в месте контакта возникает электрический потенциал, связанный с самоиндукцией и переходными процессами, происходящими во время коммутации.

В момент переходного процесса идёт выброс напряжения, обратного по полярности к входящему. Из-за того, что проводники электросети имеют незначительную емкость, возникает кратковременный резонанс, при котором генерируются колебания высокой частоты, которые прекращаются в момент окончания переходного процесса.

Длительность и величина перенапряжения, которая может достигать 1000 и больше вольт, в данном случае зависит от индуктивности нагрузки, реактивной мощности, емкости подключающих проводов и моментального значения напряжения во время коммутации.

Негативные эффекты

Благодаря тому, что изоляция предназначена выдерживать превышение напряжения с запасом, во многих случаях пробоя не происходит, а кратковременность импульса не позволяет поднять до критического уровня выходное напряжение блоков питания, у которых имеется свой стабилизатор постоянного напряжения.

Часто при кратковременном перенапряжении спираль лампочки накаливания даже не успевает перегреться, лишь на долю секунды засветив ярче. Но, если при большом перенапряжении случается пробой изоляции, возникает электрическая дуга – ток через микротрещины в изоляции находит себе путь и течёт сквозь газы, заполняющие микроскопические пустоты, расширяя токопроводящий канал из-за большого тепловыделения дуги.

Таким образом, происходит лавинообразный процесс, при котором ток нарастает постепенно, что замедляет срабатывание автомата защиты на несколько мгновений, достаточных для того, чтобы проводка вышла из строя.

Для защиты электроприборов от таких перенапряжений применяются:

Принцип защиты

Для защиты от электростатических перенапряжений, возникающих из-за электризации диэлектриков в процессе трения, необходимо заземление корпусов электроприборов, в которых есть движущиеся детали.

Пройдясь по ковру в резиновых тапочках, можно зарядиться до нескольких тысяч вольт, но разряд длится несколько наносекунд, и опасен только для некоторых радиодеталей, поэтому стоит избегать брать их за контакты и паять только заземлённым паяльником.

Но, чтобы защититься от грозового импульса, нужно выполнить целый комплекс мер по обустройству молниезащиты, и установить специальный разрядник грозозащиты и устройство защиты от импульсных перенапряжений, сокращённо УЗИП:

Для защиты от некачественной электроэнергии, поступающей от системы энергоснабжения, применяют реле напряжения:

и датчики перенапряжения:

Нужно понимать, что реле и датчик не работают как стабилизатор напряжения, их назначение выключить питание, если перенапряжение превышает допустимый порог, который указывается в паспорте защитного прибора или выставлен в регулируемых устройствах.

Реле перенапряжения включается снова, если параметры электросети входят в норму. ДПН будет защищать только в паре с УЗО, при срабатывании он создает ток утечки, который заставляет сработать УЗО.

В этом случае придётся вручную его снова включить. Этого недостатка лишён стабилизатор напряжения, который имеет регулируемую задержку времени возобновления энергоснабжения при срабатывании от перенапряжения. Это нужно для питания холодильников и кондиционеров – при повторном включении нужно дождаться, чтобы фреон стёк вниз, к компрессору.

Подключение датчика перенапряжения параллельно с УЗО в однофазную и в трехфазную сеть

Причины продолжительных перенапряжений

На данном этапе нужно выяснить, что собой являют продолжительные перенапряжения, почему происходят, и сможет ли стабилизатор напряжения защитить от них. Даже неспециалисту с одного взгляда на качество монтажа понятны причины аварий на подобной линии.

Обрыв нулевого провода при таких подключениях является очень частым явлением. Неравномерность нагрузки по фазам приводит к тому, что напряжение на разорванном нулевом проводе будет смещено к фазе с наибольшей нагрузкой (перекос фаз).

Иными словами, неравномерный трехфазный ток формирует напряжение на нулевом проводе, который не имеет контакта с землёй. Такое перенапряжение, которое может превышать 300В, будет продолжаться сколько угодно долго, пока не починят или не случится ещё одна авария.

В случае обрыва ноля, напряжение в розетке будет меняться соответственно нагрузке, подключаемой на разные фазы другими пользователями, не подозревающими об аварии. Такой сетью лучше не пользоваться, даже имея надёжный стабилизатор напряжения, так как параметры сети будут часто выходить за пределы стабилизации данного прибора, и он будет очень часто переключаться и выключаться.

Слишком мало вольт

Очень часто бывает, особенно в сельской местности, что напряжение опускается ниже допустимого порога, электрики называют данное перенапряжение провалом, или проседанием.

Провалы опасны тем, что некоторая бытовая техника (стиральные машины, холодильники, котлы отопления) имеет несколько блоков питания, и один из них может на короткое время отключиться, в то время как другие будут работать.

При данных обстоятельствах работа будет остановлена и появится сообщение об ошибке, то есть можно остаться без отопления, если такое случится с котлом отопления. Стабилизатор напряжения в этом случае не допускает провала, повышая напряжение до номинального значения.

Качество энергоснабжения на селе

Нужно также сказать о ещё одном виде перенапряжения для защиты от которого пригодится стабилизатор напряжения.

Превышение параметров случается из-за преднамеренных действий служб, занимающихся электроснабжением – при большой нагрузке на линии возникает большое падение напряжения на трансформаторной подстанции, работающей на пределе возможностей, и чтобы скомпенсировать данный провал, они подкручивают специальные регуляторы, поднимая напряжение на трансформаторе.

Специальный регулятор напряжения на трансформаторе называется ПБВ

Но ночью, кода нагрузки почти нет, включаемая лампочка перегорает из-за перенапряжения, в то время как вечером она еле светила из-за пониженного напряжения питания.

В этом случае единственным спасением будет стабилизатор напряжения для частного дома в сельской местности, где такие проблемы особенно распространены.

Похожие статьи

Поделитесь статьей с друзьями:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *